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        高壓旋噴樁止水帷幕在深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

        2020-09-04 07:56:10馮象英
        科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2020年26期
        關(guān)鍵詞:試樁成樁水灰比

        馮象英

        (福建新華夏建工有限公司,福建 龍巖364000)

        1 項(xiàng)目背景

        城發(fā)·福郡項(xiàng)目位于龍巖市新羅區(qū)龍巖大道東側(cè)、110 指揮中心南側(cè),項(xiàng)目基坑坑底面標(biāo)高為329.0~330.25 米,基坑開挖高度約為3.89~5.55m。

        由于本工程地下水位較高,場地存在大量的雜填土,基坑?xùn)|南距離已建樓房雙有樓較近。為防止基坑在開挖期間因水位下降產(chǎn)生徑流造成圓礫層泥沙流失而引起周邊建筑及地面下沉,設(shè)計(jì)要求在基坑支護(hù)樁旋挖灌注樁間增加Φ600@500 高壓旋噴樁使旋挖灌注樁間土固結(jié)從而達(dá)到基坑防護(hù)和止水作用。在灌注樁之間用高壓噴射注漿法將土體形成高壓旋噴樁,能夠滿足場地最大化和施工安全的需要,具有可行性和可操作性。(城發(fā)·福郡項(xiàng)目基坑支護(hù)工程高壓旋噴樁止水帷幕平面布置如下:)

        1.1 地質(zhì)、水文條件

        本項(xiàng)目地質(zhì)勘察報告揭示的地層為:雜填土①、粉質(zhì)黏土②-1、圓礫②-2、粉質(zhì)黏土②-2a、粉質(zhì)粘土②-3、粉質(zhì)粘土②-4、硅質(zhì)巖殘積黏性土③-1、硅質(zhì)巖殘積礫質(zhì)黏性土③-2、硅質(zhì)巖殘積含碎石礫質(zhì)黏性土③-3、破碎石灰?guī)r④-1、中風(fēng)化石灰?guī)r④-2、全風(fēng)化輝綠巖⑤-1、土狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖⑤-2 及碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化輝綠巖⑤-3。

        本項(xiàng)目地下水主要為孔隙中潛水,賦存與運(yùn)移于②-2 圓礫層孔隙中,以及下伏黏性土及殘積土孔隙內(nèi),主要接受大氣降水及側(cè)向地下徑流補(bǔ)給,通過蒸發(fā)排泄、下滲補(bǔ)給其下含水層并通過側(cè)向地下徑流排泄。

        本項(xiàng)目勘察對所有鉆孔進(jìn)行了初見水位、穩(wěn)定水位觀測,測得初見水位埋深為0.4~7.40m。穩(wěn)定水位埋深0.10~7.10m(高程330.39~333.05m)。且場地紅線外西北側(cè)約260m 分布一條東西向河,兩側(cè)已經(jīng)設(shè)置漿砌塊石護(hù)岸,河床坡降約2%河面水位寬約40m。

        1.2 施工方案確定

        結(jié)合城發(fā)·福郡基坑支護(hù)工程基坑的特點(diǎn)及地質(zhì)水文現(xiàn)狀,為保護(hù)基坑施工安全,確定在基坑外圍支護(hù)灌注樁之間采用雙管高壓旋噴樁帷幕止水施工方案。要求旋噴樁與排樁咬合緊密、排樁之間固結(jié)體的整體性完好。

        雙管高壓旋噴樁,樁徑Φ600mm,相鄰樁搭接寬度250mm,樁長度為8~12m,樁底深入穩(wěn)定狀態(tài)的圓礫②-2 中。

        2 雙重管旋噴樁(試樁)技術(shù)方案

        高壓旋噴樁處理地基是在注漿時在不改變地層組成的情況下,通過高壓設(shè)備以不小于20MPa 的高壓向四周加固土層噴射加固漿料使顆粒間的空隙充滿漿液,使?jié){料與被加固土體充分混合后同時提升鉆桿,從而在加固地層中形成較完整樁體的方法。

        2.1 設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)要求

        (1)旋噴樁引孔口徑不小于100mm,引孔深度應(yīng)超鉆500,防止孔內(nèi)落石堵孔,確保有效止水深度。

        (2) 旋噴樁加固直徑為Φ600mm,Φ2.5mm 噴嘴,流量80-120L/min。

        (3)水泥漿壓力不小于22MPa,旋轉(zhuǎn)速率約20~25rad/min。

        (4)提升速率10~20cm/min,高壓空氣壓力0.7~1.0Mpa。

        (5)漿液采用純水泥漿,水泥用量為200±5Kg/m,水灰比為1:0.90~1:1.2,采用P.C32.5R 復(fù)合硅酸鹽水泥。

        (6)芯樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值應(yīng)大于1.3MPa。

        (7)平面位置偏差≤50mm,垂直度誤差≤1.0%,樁長誤差≤100mm。

        2.2 試樁要求

        在旋噴樁正式施工前,根據(jù)設(shè)計(jì)要求和本工程實(shí)際情況選定典型地層,進(jìn)行試驗(yàn)樁施工。通過試樁,檢驗(yàn)施工設(shè)備并確定施工參數(shù)和施工工藝。試樁成樁后3 天,開挖出樁體檢查成樁的直徑,成樁的直徑應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求,若不滿足應(yīng)改進(jìn)施工工藝。

        2.3 試樁方法

        (1)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙對試驗(yàn)樁數(shù)量的要求,項(xiàng)目部在現(xiàn)場選取具有代表性的試驗(yàn)樁,本次試樁根數(shù)3 根,其中11m 樁長的選取1 根(編號A-1)、10m 樁長的選取1 根(編號B-1)、9m 樁長的選取1 根(編號C-1)。主要通過改變噴漿壓力和提升速度控制注漿量,試驗(yàn)樁間距按2.5 米,具體工藝參數(shù)如下:

        第一根試樁(編號A-1):水灰比1:0.95,噴射壓力20~25Mpa ,空氣壓力0.7~1.0Mpa,提升速度15cm/min,旋轉(zhuǎn)速度20~25rad/min,每延米水泥用量195Kg/m。

        第二根試樁(編號B-1):水灰比1:1.0,噴射壓力20~25Mpa,空氣壓力0.7~1.0 Mpa 提升速度16cm/min,旋轉(zhuǎn)速度20~25rad/min,每延米水泥用量200Kg/m。

        第三根試樁(編號C-1):水灰比1:1.2,噴射壓力20~25Mpa,空氣壓力0.7~1.0Mpa 提升速度14cm/min,旋轉(zhuǎn)速度20~25rad/min,每延米水泥用量205Kg/m。

        (2)成孔時對比設(shè)計(jì)資料,判斷處理區(qū)地層情況。

        (3)水泥漿拌制:嚴(yán)格按照水灰比要求進(jìn)行水泥漿液配置,通過計(jì)算攪拌桶的容積計(jì)算每桶水泥漿液的的摻灰量。并通過檢測漿液比重和水泥消耗量對配灰量進(jìn)行核查配好的漿液,漿液配合比(水泥(kg)/ 水(kg)/ 粉煤灰(kg)/ 水灰(膠)比為A-1:132/106/33/1:0.95;B-1:165/165/32/1:1.0;C-1:179/215/33/1:1.1。

        (4)根據(jù)項(xiàng)目部對施工現(xiàn)場地質(zhì)條件進(jìn)行分析,旋噴鉆機(jī)轉(zhuǎn)速22rad/min,提升速度15cm/min,噴嘴直徑2.5mm,噴嘴壓力25MPa,水灰比為1:0.95、1:1.0 和1:1.2,每延米水泥用量195Kg/m,200Kg/m,205Kg/m。待試樁結(jié)束后,對比不同水灰比的樁的檢測結(jié)果,確定施工用最佳水灰比。

        2.4 試樁結(jié)果

        抽芯檢測結(jié)果A-1、B-1、C-1 三根樁的試壓強(qiáng)度值均在5.87(MPa)~8.37(MPa)之間,外形完整、樁身完整。

        結(jié)論:根據(jù)抽芯檢驗(yàn)結(jié)果,所抽取的3 根試驗(yàn)樁抽芯含灰量正常,噴灰均勻,樁身質(zhì)量好。樁身無側(cè)限抗壓強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。

        3 高壓旋噴樁施工技術(shù)方案

        3.1 施工原理

        旋噴樁是利用鉆機(jī)將旋噴注漿管和噴頭鉆至樁底設(shè)計(jì)高程后通過高壓發(fā)生裝置使液流獲得巨大能量后將預(yù)先配制好的漿液從注漿管邊的噴嘴中高速噴射出來,形成一股能高度集中的液流直接破壞土體。并在噴射過程中,通過鉆桿的旋轉(zhuǎn)與提升使?jié){液與土體充分?jǐn)嚢杌旌蠌亩纬梢欢ㄖ睆降闹鶢罟探Y(jié)體,達(dá)到地基加固的目的。

        為保證樁身漿液的含量、質(zhì)量均勻,施工中工作流程采用先鉆后噴,再次下鉆噴射,最后提升攪拌方式。

        3.2 旋噴施工工藝

        施工場地平整→測量放樣鉆機(jī)就位→鉆孔、插旋噴管,至設(shè)計(jì)標(biāo)高→噴射作業(yè)開始→邊旋噴邊提升→旋噴結(jié)束,成樁→沖洗注漿管等機(jī)具設(shè)備→鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新孔位。

        3.3 旋噴樁施工技術(shù)

        (1)鉆機(jī)開鉆前必須用水準(zhǔn)尺校平,保持機(jī)身四平八穩(wěn),就位后,鉆桿與鉆孔保持垂直,鉆孔偏斜小于1%,鉆進(jìn)時應(yīng)保持中速,遇硬層應(yīng)減速慢鉆,以防卡鉆。

        (2)為防止斷樁,鉆桿在旋轉(zhuǎn)和提升過程中應(yīng)連續(xù)進(jìn)行,若鉆機(jī)發(fā)生故障應(yīng)立即停止并立即檢修排除故障。

        (3)注漿插管前先檢查管路是否暢通,密封圈是否完好無損,絲口是否連接緊密,以保證漿液能按要求進(jìn)入,高壓旋噴管應(yīng)在井口試驗(yàn)檢查,以防止噴嘴堵塞。

        (4)高壓旋噴管下至距孔底0.5m 時,應(yīng)先啟動泥漿泵送漿,同時旋轉(zhuǎn)下放至孔底后,在啟動高壓泵和空壓機(jī),等到各項(xiàng)參數(shù)正常后方可提升。

        (5)噴漿作業(yè)時,應(yīng)檢查注漿流量、壓力,旋轉(zhuǎn)提升速度等,由上而下連續(xù)進(jìn)行,注漿管分段提升的搭接長度不得小于100mm。經(jīng)常檢查測定漿液的比重,做好記錄。

        (6)正式注漿后力求連續(xù)作業(yè),以保證成樁質(zhì)量。并認(rèn)真紀(jì)錄鉆孔及注漿情況,做到全面、準(zhǔn)確、及時、如實(shí)地反映情況。

        (7)為提高樁底端質(zhì)量,在樁底部1.0m 范圍內(nèi)應(yīng)適當(dāng)增加鉆桿噴漿旋噴時間。在旋噴提升過程中可根據(jù)不同的土層,調(diào)整旋噴參數(shù)。

        (8)高噴灌漿應(yīng)全孔連續(xù)作業(yè)。當(dāng)拆卸噴桿后應(yīng)進(jìn)行復(fù)噴,其搭接長度不小于0.2m;施工中斷后恢復(fù)作業(yè)時,復(fù)噴長度不小于0.5m。噴漿過程中,出現(xiàn)壓力突降或驟增,回漿異常、凹穴、串孔等情況時,應(yīng)查明原因,及時報告工程師并及時處理。壓力突降或驟增時檢查活塞、安全閥、噴嘴、注漿管是否出現(xiàn)堵或泄漏情況及時處理。當(dāng)出現(xiàn)凹穴時采取超高噴射注漿方法,采取漿液凝固前多次回灌漿液至不再下沉。出現(xiàn)串孔時迅速用沙袋堵塞串孔冒漿出口。施工時分序隔孔施工。相鄰孔位噴射作業(yè)時間不小于水泥漿終凝時間。

        4 高壓旋噴樁施工成果檢測

        旋噴樁施工完成后28 天后進(jìn)行質(zhì)量檢驗(yàn)。

        首先,開挖淺部樁頭檢查成樁效果。用洋鎬試破樁頭,樁頭水泥土強(qiáng)度超過設(shè)計(jì)值。根據(jù)淺部樁頭開挖結(jié)果。

        對本次高壓旋噴樁進(jìn)行取芯及承載力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如下:

        本工程采用觸探試驗(yàn)、鉆取芯樣檢測抗壓強(qiáng)度,檢測結(jié)果表明:所抽檢高壓旋噴樁的含灰量正常,攪拌均勻,芯樣呈柱狀,芯樣試塊無側(cè)限抗壓強(qiáng)度值均大1.3MPa,最大1.6MPa,達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

        5 結(jié)論

        城發(fā)·福郡項(xiàng)目基坑支護(hù)工程基坑加固采用高壓旋噴樁施工工藝,經(jīng)基坑開挖結(jié)果表明,高壓旋噴樁加固體整體穩(wěn)固,樁間搭接完好,無空洞現(xiàn)象,達(dá)到設(shè)計(jì)效果。通過城發(fā)·??ろ?xiàng)目基坑支護(hù)工程深基坑旋噴樁止水帷幕施工實(shí)踐,本人總結(jié)出以下施工經(jīng)驗(yàn)如下:

        5.1 高壓旋噴樁止水帷幕質(zhì)量的關(guān)鍵在于設(shè)計(jì)科學(xué)合理,施工嚴(yán)格把關(guān),施工前通過試樁確定好施工技術(shù)參數(shù),施工中加強(qiáng)管理,以確保工程質(zhì)量。

        5.2 旋噴樁施工占地少、振動小、噪聲較低,施工速度快、工期短。

        5.3 高壓旋噴樁適于人工雜填土、粘性土、砂土等地層的加固和止水處理;能夠取得較好的成樁效果,高壓旋噴樁強(qiáng)度和剛度介于鉆孔灌注樁和深層攪拌樁之間,旋噴樁強(qiáng)度、穩(wěn)定性均較好。

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